静岡県立大学
東京大学
神奈川大学
高エネルギー加速器研究機構
発表概要
静岡県立大学食品栄養科学部の伊藤創平准教授、中野祥吾准教授、千菅太一助教、および東京大学大学院農学生命科学研究科 宮永顕正准教授、寺田透教授、唐澤昌之特任研究員、神奈川大学化学生命学部 工藤史貴教授、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所 千田俊哉教授らは、祖先配列再構成法をモジュール型ポリケタイド合成酵素（PKS）に初めて適用することで、その立体構造決定を可能とする新たな立体構造解析法を開発しました。本研究成果は、2025年7月25日付けで国際学術誌Nature Communicationsに掲載されました。
モジュール型PKSは、抗生物質として利用される天然物群であるポリケタイド化合物の生合成に関与し、ポリケタイド化合物の化学構造多様性に寄与する重要な酵素です。モジュール型PKSの酵素機能の分子メカニズムを理解するためにその立体構造解明が進められています。しかし、モジュール型PKSは複数の触媒ドメインからなる巨大タンパク質である、という特徴を有するためにその立体構造解析は一般に困難です。そのため、モジュール型PKSの立体構造解析を可能とする手法が求められていました。
今回我々は、祖先型タンパク質に着目しました。祖先型タンパク質は熱安定性や可溶性に優れる、という立体構造解析を進める上で有益な特徴を持つことが知られています。そこで本研究では、モジュール型PKSが持つ複数の触媒ドメインのうち、1つを祖先タンパク質に置き換えた祖先融合モジュール型PKS（現存-祖先キメラ酵素）を用いて立体構造解析を実施する手法を開発しました。祖先融合モジュール型PKSは、X線結晶構造解析、およびクライオ電子顕微鏡による単粒子解析の2つの立体構造解析手法において解析を行いやすい性質 （結晶性・単分散性）を持ち、本手法の有用性が実証されました。さらに、本研究ではモジュール型PKSに祖先型タンパク質を融合する新規立体構造解析法の開発に成功しただけでなく、祖先型タンパク質が単分散性にも優れることを初めて示すこともできました。本手法は、対象タンパク質が限定されない汎用的な手法であり、これまで立体構造解析が困難だった様々なマルチドメインタンパク質への応用が期待されます。
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